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1、模電課件-7-信號(hào)的運(yùn)算和處理1、掌握運(yùn)算電路的特征，深入理解只有引入負(fù)反饋集成運(yùn)放才工作在線(xiàn)性區(qū)，也才能實(shí)現(xiàn)信號(hào)的運(yùn)算；2、熟悉常用運(yùn)算電路的運(yùn)算關(guān)系；3、了解模擬乘法器，熟悉由模擬乘法器組成的運(yùn)算電路；4、理解用逆運(yùn)算的方法組成運(yùn)算電路。5、掌握濾波器的有關(guān)概念：什么是濾波什么是低通、高通、帶通、帶阻濾波，用途什么是無(wú)源濾波、什么是有源濾波，用途如何描述濾波特性6、理解有源濾波器的工作原理和分析方法一階、簡(jiǎn)單二階、壓控電壓源二階LPF的組成高通、帶通、帶阻濾波的組成濾波電路的分析方法7、學(xué)會(huì)識(shí)別
2、有源濾波電路教學(xué)目的：本章重點(diǎn)和考點(diǎn)2.比例、加法、減法、積分等運(yùn)算電路及綜合應(yīng)用。3.有源濾波電路的基本概念1.運(yùn)放的線(xiàn)性應(yīng)用特點(diǎn)：虛短、虛斷7.2信號(hào)的運(yùn)算一、比例運(yùn)算電路二、加減運(yùn)算電路三、積分運(yùn)算電路和微分運(yùn)算電路四、對(duì)數(shù)運(yùn)算電路和指數(shù)運(yùn)算電路一、比例運(yùn)算電路1.反相比例運(yùn)算電路若要Ri＝100kΩ，比例系數(shù)為－100，R＝？Rf＝？Rf=10M太大，穩(wěn)定性差噪聲大。如何利用相對(duì)小的電阻獲得－100的比例系數(shù)？+_在節(jié)點(diǎn)N：由于“虛斷”，iP=0，uP=0；由于“虛短”，uN=uP=0—“虛
3、地”反相輸入端“虛地”，電路的輸入電阻為Rif=R引入深度電壓并聯(lián)負(fù)反饋，電路的輸出電阻為R0f=0補(bǔ)償電阻R/=R//RFT形反饋網(wǎng)絡(luò)反相比例運(yùn)算電路利用R4中有較大電流來(lái)獲得較大數(shù)值的比例系數(shù)。節(jié)點(diǎn)N的電流方程為i4=i2+i3u0=-i2R2–i4R4所以將各電流代入上式約1K2.同相比例運(yùn)算電路共模抑制比KCMR≠∞時(shí)會(huì)影響運(yùn)算精度嗎？為什么？R/=R//RF根據(jù)“虛短”和“虛斷”的特點(diǎn)，可知iN=0；又uN=uP=uＩ由于該電路為電壓串聯(lián)負(fù)反饋，所以輸入電阻很高。同相輸入比例運(yùn)算電路的特例
4、：電壓跟隨器計(jì)算方法小結(jié)1.列出關(guān)鍵結(jié)點(diǎn)的電流方程，如N點(diǎn)和P點(diǎn)。2.根據(jù)虛短(地)、虛斷的原則，進(jìn)行整理。二、加減運(yùn)算電路1.反相求和節(jié)點(diǎn)電流法2.同相求和設(shè)R1∥R2∥R3＝R∥Rf與反相求和運(yùn)算電路的結(jié)果差一負(fù)號(hào)必不可少嗎？由于“虛斷”，i+=0，所以：由于“虛短”，uP=uN設(shè)R1∥R2∥Rf＝R3∥R4∥R5例：用集成運(yùn)放實(shí)現(xiàn)以下運(yùn)算關(guān)系討論從結(jié)構(gòu)上看，它是反相輸入和同相輸入相結(jié)合的放大電路。3.利用差分式電路以實(shí)現(xiàn)減法運(yùn)算當(dāng)則若繼續(xù)有則根據(jù)虛短、虛斷和N、P點(diǎn)的KCL得：i2i1i3if
5、R1//Rf=R2//R3R3R1U1UoRf-+R2U2當(dāng)U1單獨(dú)作用時(shí)：當(dāng)U2單獨(dú)作用時(shí)：?減法器的輸出電壓為兩個(gè)輸入信號(hào)之差乘以放大系數(shù)Rf/R1,故又稱(chēng)它為差分放大器。?為減小失調(diào)誤差R1//Rf=R2//R3疊加法：當(dāng)4.高輸入電阻差分比例運(yùn)算電路若R1=RF2，R3=RF1討論一：電路如圖所示（1）組成哪種基本運(yùn)算電路？與用一個(gè)運(yùn)放組成的完成同樣運(yùn)算的電路的主要區(qū)別是什么？（2）為什么在求解第一級(jí)電路的運(yùn)算關(guān)系時(shí)可以不考慮第二級(jí)電路對(duì)它的影響？討論二：求解圖示各電路該電路可等效成差分放大
6、電路的哪種接法？與該接法的分立元件電路相比有什么優(yōu)點(diǎn)？已知R1＝R2，求解uO=f(uI)=?二極管什么時(shí)候?qū)?？什么時(shí)候截止？討論三四、積分運(yùn)算電路和微分運(yùn)算電路1.積分運(yùn)算電路由于“虛斷”，由于“虛地”，u-=0，故Rui(t)uo(t)-+CRf加入直流反饋Rf,抑制低頻信號(hào)增益過(guò)大加Rf后，f→0，C斷開(kāi)，加入直流反饋Rf積分電路的輸入、輸出波形(1)輸入電壓為階躍信號(hào)t0t1tuIOtuOOUI當(dāng)t≤t0時(shí)，uI=0，設(shè)uO=0；當(dāng)t0t1時(shí)，uI=0，
7、uo保持t=t1時(shí)的輸出電壓值不變。即輸出電壓隨時(shí)間而向負(fù)方向線(xiàn)性積分(2)如輸入波形為方波，輸出波形為何波？波形變換(3)輸入電壓為正弦波可見(jiàn)，輸出電壓的相位比輸入電壓的相位領(lǐng)先90?。因此，此時(shí)積分電路的作用是移相。?tuOO?tuIOUm移相利用積分運(yùn)算的基本關(guān)系實(shí)現(xiàn)不同的功能1)輸入為階躍信號(hào)時(shí)的輸出電壓波形？2)輸入為方波時(shí)的輸出電壓波形？3)輸入為正弦波時(shí)的輸出電壓波形？線(xiàn)性積分，延時(shí)波形變換2.微分運(yùn)算電路實(shí)現(xiàn)波形變換，如將方波變成雙向尖頂波。微分電路的作用：微分電路的作用有移相功能。
8、應(yīng)用----PID電路五、對(duì)數(shù)運(yùn)算電路和指數(shù)運(yùn)算電路1.對(duì)數(shù)運(yùn)算注意：uI必須大于零，電路的輸出電壓小于0.7伏由二極管方程知當(dāng)uBE??UT時(shí)，或：2.指數(shù)運(yùn)算電路要求由于“虛地”，u-=0，故由于“虛斷”，3.乘法、除法運(yùn)算電路uo=uI1uI2求對(duì)數(shù)，得：再求指數(shù)，得：理想情況下，ri1、ri2、fH為無(wú)窮大，失調(diào)電壓、電流及其溫漂為0，ro為0，ux、uy幅值變化時(shí)k值不變。有單象限、兩象限和四象限之分。1.模擬乘法器的符號(hào)7.3模擬乘法器及其在運(yùn)算電路中的應(yīng)
